生物炭对土壤水肥热效应的影响试验研究

本文通过野外大田小区试验以番茄（Lycopersicon esculentum Mill）为供试作物,通过在土壤中施加不同含量生物炭（Biochar）研究生物炭对土壤含水率、有机碳、速效养分含量和土壤温度的影响,从而寻求一个较为合适的施用量,为生物炭在内蒙古地区的大面积推广提供科学的理论依据。试验共设5个处理,3个重复：不施加生物炭（CK）,生物炭使用量分别为10 t·hm^-2（A）,20 t·hm^-2（B）,40 t·hm^-2（C）,60 t·hm^-2（D）,在各生育期取土样测定土壤含水率、有机碳、速效养分含量,并在各生育期连续3天测定土壤地表温度。试验结果表明：不同处理下土壤含水率随生物炭施用量增加呈先增加后减小的趋势,且均高于对照组,其中施炭量为40 t·hm^-2处理的土壤含水率增幅最明显,0～10 cm土层各生育期土壤含水率较对照组最大增幅分别为20.8%、13.7%、21.8%,10～20 cm土层各生育期土壤含水率较对照组最大增幅分别为33.9%、17.1%、21.3%;不同处理下土壤温度随着生物炭施用量的增加而升高,两者具有显著的正相关关系,各生育期各处理土壤地表温度较对照组最大增幅分别为58.1%、31.3%、55.8%;不同处理土壤有机碳含量随着生物炭施用量的增加而增大,番茄各生育期各处理土壤有机碳含量较对照组最大增幅分别为80.9%、62.7%、63.9%;不同处理土壤中碱解氮、速效钾、速效磷含量均随生物炭施用量的增加而呈现先增大后减小的趋势,且均大于对照组,各生育期各处理土壤碱解氮较对照组最大增幅分别为92.7%、45.7%、106.5%,速效磷最大增幅分别为120.1%、39.3%、250.4%,速效钾最大增幅分别为86.2%、118.5%、203.4%。综上所述,生物炭对于砂壤土具有保水、保肥、保温的特性,对于提高土壤水肥利用效率,增加土壤有机碳具有重要的作用,而且通过试验验证40 t·hm^-2的施?     

黄土高原半干旱区覆膜玉米土壤温度的变异特征

黄土高原半干旱丘陵山区受特殊的地理、地形以及水文气象条件的影响,造成农业生产播种难、出苗率低等问题,严重制约着农业的发展,但通过覆膜坐水技术能够起到抗旱保墒、提高地温、改善土壤肥效等作用。以哲单7号玉米ZeamaysL为供试品种,在设置对比试验小区（覆膜与不覆膜）的基础上,通过分析覆膜玉米土壤温度变异特征,描述了覆膜后增温、提墒、增产的过程,研究结果表明：覆膜处理与不覆膜处理相比,增温最明显的时期出现在出苗到拔节阶段,且10cm．和20cm处的温差表现为最大,可增温2．5℃左右,而后期增温减慢,播种后覆膜增温为玉米发芽生长提供了良好的生长环境,大大提高了出苗率,为作物节水增产提供了必要条件。     

乌梁素海冻融前后浮游植物群落结构特征及其影响因素分析

湖泊冰封期前后水生态环境发生了巨大变化,浮游植物群落结构特征也不例外。以往对冰封期湖泊水体在冻融前后浮游植物群落特征研究鲜见报道,为探明冰封期前后湖泊水体浮游植物群落特征及其影响因素,以乌梁素海湖区为研究对象,布置12个采样点,于2016年湖泊水体结冰前的10月、11月、2017年冰封期1月和融冰后的4月和5月采集冰样和水样,分析冰封期前后该湖区浮游植物群落时空分布及其变化情况,同时利用冗余分析法(RDA)分析了浮游植物物种与环境因子的关系。结果表明,调查期间观察到的浮游植物共计6门69属120种,种类组成以硅藻为主。浮游植物种群结构结冰前蓝藻占优势;随着冰封期的到来,蓝藻占比渐少,硅藻占比渐多;融冰后蓝藻占比渐多,硅藻占比渐少。乌梁素海冰封期前后月份南部明水区浮游植物聚集,冰封期1月湖区北部入湖口附近浮游植物丰度较高。根据优势种指示情况可知,乌梁素海冻融前后水体处于富营养化状态;丰富度指数反映水体总体污染状况较轻,均匀度指数反映浮游植物分布整体较为均匀稳定;冰封期1月水体浮游植物硅藻门占比很大,群落结构相对简单。RDA排序揭示氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、温度(t)、总溶解性固体(TDS)、溶解氧(DO)和透明度(SD)为影响乌梁素海水体冻融前后浮游植物物种分布格局的主要环境因子。研究结果可为寒区湖泊浮游植物结构特征变化机理研究提供依据。     

内蒙古乌梁素海“黄苔”暴发初探及防治对策

内蒙古乌梁素海分别于2008年5月和2009年5月连续2年暴发了"黄苔"事件,已不断丧失湖泊固有的养殖、灌溉、旅游等功能,严重制约着区域经济的可持续发展。乌梁素海水体富营养化程度的加剧已引起国务院领导和各界学者的关注。根据乌梁素海试验站实际监测的数据,对"黄苔"暴发期前后的水质、水文、气象等因素进行分析,以揭示影响"黄苔"暴发的环境、营养盐、水动力等条件。研究结果表明:乌梁素海"黄苔"的暴发主要是水体长期处于富营养化状态和适宜"黄苔"生长的各种条件共同作用的结果。系统科学地研究"黄苔"暴发的原因能够为乌梁素海"黄苔"暴发的预警、防治提供一定的依据。     

内蒙古乌梁素海水质时空分布特征

将地质统计学理论与地理信息系统相结合对乌梁素海富营养化指标、有机污染指标和盐化污染指标进行了kriging空间插值,结果表明:从时间角度分析,冬季总氮浓度、总磷浓度、化学需氧量质量浓度明显高于其他季节;叶绿素a质量浓度浓度冬季最低;时空电导率平均值在4.0 ms.cm-1左右波动。从空间角度分析,总氮浓度、总磷浓度、叶绿素a质量浓度呈现出由北向南递减的趋势;夏秋季化学需氧量空间分布与春冬季节相反;冬季电导率空间分布与其他季节明显不同。从浓度大小分析,乌梁素海复合污染已十分严重。     

内蒙古乌梁素海水质时空分布特征

将地质统计学理论与地理信息系统相结合对乌梁素海富营养化指标、有机污染指标和盐化污染指标进行了kriging空间插值,结果表明：从时间角度分析,冬季总氮浓度、总磷浓度、化学需氧量质量浓度明显高于其他季节;叶绿素a质量浓度浓度冬季最低;时空电导率平均值在4.0 ms.cm-1左右波动。从空间角度分析,总氮浓度、总磷浓度、叶绿素a质量浓度呈现出由北向南递减的趋势;夏秋季化学需氧量空间分布与春冬季节相反;冬季电导率空间分布与其他季节明显不同。从浓度大小分析,乌梁素海复合污染已十分严重。     

土壤中施用生物炭对番茄根系特征及产量的影响

采用室内盆栽试验定量分析方法,在砂壤土中掺加4种不同比例的生物炭（10、20、40、60 g·kg-1）,研究了生物炭对砂壤土毛管持水量、番茄（Lycopersicon esculentum）不同生育期的生长性状及收获时根系特征和产量的影响。通过根系扫描仪和分析软件重点研究了砂壤土中掺入不同含量生物炭对番茄各根系参数的影响。结果表明：随着生物炭施入量的增加,土壤毛管持水量增大,各处理均高于对照,与对照相比平均增加1.46倍。施加生物炭促进了番茄根系的发育和产量的提高,每千克干土加40 g生物炭处理的主根长、主根直径、总根系鲜质量和产量分别是对照的1.20、1.24、1.21和2.67倍。每千克干土加20 g生物炭处理的总根表面积、总根体积和总根系密度分别是对照的1.15、1.17和1.80倍。主根直径与产量相关性最高,相关系数为0.845。生物炭对番茄根系形态特征的优化与产量的提高具有一定的促进作用。     

挺水植物对湖泊水质数值模拟过程的影响

将environmental fluids dynamics code(EFDC)模型和CE-QUAL-ICM模型相结合,建立了内蒙古乌梁素海富营养化模型.在建模过程中,考虑挺水植物分布情况及其密度、高度、直径等形态指标,并将考虑挺水植物影响与未考虑挺水植物影响的氮磷模拟过程进行计算、对比、分析.结果表明,考虑挺水植物影响的氮磷浓度模拟值与实测值变化趋势基本一致,而未考虑挺水植物影响的氮磷浓度模拟值未能反映实测值的变化趋势,可见,湖泊挺水植物的存在对氮磷浓度的迁移转化起着关键的作用.同时,在模拟过程中明显提高了运算效率和模拟精度,表明考虑挺水植物影响的富营养化模型能够较好地反映湖区内某位置氮磷浓度的动态模拟结果,能够为湖泊管理部门提供一定的参考.     

基于灰色-随机风险率方法的湖泊水质分析

湖泊水环境是一个受多种不确定性因素限制的复杂系统。以内蒙古乌梁素海为研究对象,应用水质超标灰色-随机风险率的计算方法和系统可靠性分析理论建立了单项参数评价模型和综合参数评价模型,分析湖泊入口断面水质存在的潜在风险性。结果表明:乌梁素海镉的Ⅴ类达标率仅为7.69%~23.89%,镉污染已经十分严重,硫化物和氰化物的Ⅲ类和Ⅴ类达标率都达到100%,所以几乎不受这两项指标的污染。该方法能较好地反映乌梁素海入口断面不同水质参数的污染强度和污染历时的变异过程,为湖泊水环境风险的决策和管理工作提供了参考依据。     

黄土高原半干旱区覆膜玉米土壤温度的变异特征

黄土高原半干旱丘陵山区受特殊的地理、地形以及水文气象条件的影响,造成农业生产播种难、出苗率低等问题,严重制约着农业的发展,但通过覆膜坐水技术能够起到抗旱保墒、提高地温、改善土壤肥效等作用。以哲单7号玉米Zea maysL为供试品种,在设置对比试验小区(覆膜与不覆膜)的基础上,通过分析覆膜玉米土壤温度变异特征,描述了覆膜后增温、提墒、增产的过程,研究结果表明:覆膜处理与不覆膜处理相比,增温最明显的时期出现在出苗到拔节阶段,且10cm和20cm处的温差表现为最大,可增温2.5℃左右,而后期增温减慢,播种后覆膜增温为玉米发芽生长提供了良好的生长环境,大大提高了出苗率,为作物节水增产提供了必要条件。